Рассмотрен вопрос повышения газодинамической эффективности газовых фильтров с коротким диффузором при работе в завихренном местным сопротивлением потоке. Авторами проведены численные и экспериментальные исследования газового фильтра в завихренном потоке с установкой и без установки в проточной части короткого диффузора концентрических направляющих. Результаты исследований подтвердили работоспособность таких направляющих в завихренном потоке, а также повышение газодинамической эффективности газового фильтра по сравнению с вариантом без направляющих.Ключевые слова: газовый фильтр, короткий диффузор, газодинамическая эффективность, завихрен-ный поток, концентрические направляющие, профиль поля скоростей, аэродинамическое сопротив-ление.
ВведениеАнализ работы газовых фильтров с коротким диффузором в системах жизнеобеспечения позво-лил выявить два критерия их газодинамической эффективности [1-3]:1. Аэродинамическое сопротивление, возника-ющее, в том числе, и по причине вихреобразований в проточной части короткого диффузора.2. Неравномерность поля скоростей в выходном сечении короткого диффузора, приводящая к рос-ту локальных скоростей и ухудшению очистных свойств адсорбционных и каталитических наполни-телей газовых фильтров.Одним из наиболее известных способов улучше-ния работы короткого диффузора, с точки зрения на-званных критериев, является установка в его проточ-ной части направляющих. В работе [3] предложена установка концентрических направляющих, ради-альные размеры которых на входе в короткий диф-фузор определяются с учетом профиля поля скоро-стей в воздуховоде перед диффузором. В результате в выходном сечении диффузора отсутствуют ярко выраженные локальные скорости газового потока, а также уменьшаются вихреобразования.Однако данное решение положительно зареко-мендовало себя в условиях, когда фильтру предше-ствовал достаточно длинный для успокоения потока прямолинейный участок воздуховода, и профиль поля скоростей перед коротким диффузором имел симметричную форму. Однако установка газовых фильтров зачастую происходит вблизи местных соп-ротивлений (отводы, тройники, задвижки и т. п.), что особенно актуально для мобильных и транспорт-ных объектов с ограниченным пространством, где имеется достаточно плотная компоновка. Местные сопротивления становятся источниками вихреобра-зований в потоке, что приводит к возникновению асимметричного профиля поля скоростей перед газовым фильтром. Соответственно, возникает резонный вопрос о работоспособности таких нап-равляющих при наличии завихренного потока.Анализ литературных источников и патентный обзор позволили сделать заключение об отсутствии каких-либо рекомендаций по улучшению работы газовых фильтров с коротким диффузором в завих-ренном потоке. Известны рекомендации по улучше-нию работы местных сопротивлений (установка на-правляющих в повороте, успокоителей потока после сопротивлений), однако при этом сами улучшения становятся источником роста аэродинамического сопротивления и шума, а также имеют ограничен-ное применение и не носят универсальный характер. В то же время из...